Чудеса системы Сатурна: два безумных океана
Система Сатурна, которой уже посвящалось две публикации, – настоящее собрание диковин и чудес. Ни одно тело не помещено в нее просто для числа, а всегда со смыслом, как экспонат на витрину музея. И хочется верить, что проделал всю эту работу Сатурн не даром. Когда-нибудь развитие технологий позволит данный потенциал монетизировать, превратив систему в центр космического туризма... Но это – лирика.
Что же до физики, то система Сатурна может похвастать двумя фантастическими океанами, привлекающими внимание науки в первую очередь наличием в них условий для жизни, – даже лучших, сравнительно с куда более известным подледным океаном спутника Юпитера Европы… Однако, даже будучи и необитаемыми, это поразительные океаны.
Жизнь на лунах и либрационный механизм разогрева
Жидкая вода – достаточно обычна в недрах спутников планет-гигантов. Допускается наличие такого слоя и у малых ледяных планет пояса Койпера, например, у Плутона. Но везде есть свои нюансы. В данном случае следует различать водяную мантию и подледный океан. Жидкая мантия – слой в ледяной окружающей каменное ядро мантии тела, в пределах которого не выполняются условия для перехода воды ни в одну из множества доступных этому соединению кристаллических форм. Лед, который мы наблюдаем на Земле при нормальном давлении, – лишь один из вариантов. В недрах же небесных тел при высоком давлении могут существовать другие формы льда. Соответственно, жидкая мантия может разделять два яруса льда аномального… И ксенобиологов, моделирующих возникновение и развитие жизни в других мирах, такие вводные не вдохновляют.
Океан, пусть и подледный, все-таки другое дело. У океана есть каменистое дно. Вода в нем, будучи отделенной от космической пустоты слоем обычного льда, согревается и насыщается минералами при контакте с горными породами. Что уже можно расценивать как условия «землеподобные». Причем почти без преувеличения. В протерозое и Земля два раза, сначала в период Гуронского оледенения (2,4–2,1 млрд лет назад), а потом в криогении (700 млн лет назад), покрывалась льдом почти полностью… Океаны, однако, характерны для тел с хотя бы относительно горячим ядром.
Планеты же и луны имеют свойство остывать. И чем они легче, тем это происходит быстрее. Здесь печальным примером может служить Марс, запасы тепла которого истощились уже через 1,5 млрд лет. Кстати, и ресурсы недр Земли небеспредельны. С другой же стороны, самому активному сейсмически телу Солнечной системы – спутнику Юпитера Ио – остывание не грозит. Несмотря на ничтожный, меньший чем у Луны, вес, Ио кипит с неубывающим энтузиазмом. И все знают почему, – приливный разогрев.
...Суть, однако, в том, что на Ио нет, конечно же, никаких приливов. Механизм разогрева лун – либрационный.
Приливы есть на Земле. Благодаря суточному вращению, массивный спутник проносится над поверхностью, вызывая своим тяготением деформацию не только гидросферы, но и крошечную, всего на несколько сантиметров, литосферы. При переменной деформации между частицами возникает трение, и так выделяется дополнительное тепло. Но это не бесплатное удовольствие. Энергия извлекается из вращения планеты вокруг собственной оси. Соответственно, сутки на Земле становятся длиннее. За время существования планеты 90% энергии вращения уже израсходовано.
На Луне же все то же произошло за первые 200 млн лет. Как и прочие «родные» спутники планет, она быстро вошла в гравитационный захват. Вращение вокруг собственной оси замедлилось и синхронизовалось с вращением вокруг Земли. При взгляде с поверхности Луны планета застыла в зените над «внутренним» полушарием… И вызванная притяжением Земли деформация Луны стала постоянной. Спутник, как и прочие лунные системы, приобрел асимметричную яйцевидную форму, острым концом к планете. Соответственно, выделение приливного тепла в недрах Луны давно прекратилось. Но продолжило выделяться тепло либрационное.
Земля не висит неподвижно в зените над «светлым» полушарием Луны. Планета выписывает на небосводе восьмерки. Ведь орбита самой Луны лишь близка к круговой. Плюс, она не лежит точно в плоскости экватора. Таким образом, за время движения Луны вокруг Земли вектор силы притяжения к планете для каждой частицы спутника постоянно меняет модуль и направление. В наиболее удаленной от Земли точке орбиты деформация уменьшается, а при приближении – растет. Соответственно, смещение Земли относительно плоскости экватора заставляет «яйцо» шататься.